(57)【要約】【課題】ヒータのような別部品を用いることなく、電磁弁の凍結時にこれを速やかに解凍できるようにする。【解決手段】電磁弁１０の駆動コイル１２を、それぞれ独立に通電が制御可能な第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの組み合わせて構成する。そして、電磁弁１０の凍結時には、これら第１の駆動コイル１２ａと第２の駆動コイル１２ｂとの双方に通電して、その発熱により電磁弁１０内部を暖めて解凍を促進させ、電磁弁１０が解凍された後の作動時には、第１の駆動コイル１２ａ又は第２の駆動コイル１２ｂの何れか一方のみへの通電を行って、流体の流量や圧力を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流路の開度を調整する弁体と、通電により磁束を形成して前記弁体を駆動する駆動コイルとを有する電磁弁の制御装置であって、
前記電磁弁が、前記駆動コイルとして同心上に配置された第１のコイルと第２のコイルとを有し、
前記電磁弁の凍結時には前記第１のコイルと第２のコイルとの双方に通電し、解凍後の作動時には前記第１のコイル又は第２のコイルの何れか一方へのみ通電することを特徴とする電磁弁制御装置。
【請求項２】
前記第１のコイルと第２のコイルとの双方に通電する際に、前記第１のコイルが形成する磁束の向きと前記第２のコイルが形成する磁束の向きとが互いに逆方向となるように、通電電流の向きを制御することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁制御装置。
【請求項３】
前記第１のコイルと第２のコイルとの双方に通電する際に、前記第１のコイルが形成する磁束の向きと前記第２のコイルが形成する磁束の向きとが同一方向となるように、通電電流の向きを制御することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁制御装置。
【請求項４】
前記電磁弁近傍の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記温度測定手段の検出値が所定値を超えたときに、前記電磁弁が解凍されたと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電磁弁制御装置。
【請求項５】
前記第１のコイル又は第２のコイルの抵抗値に応じた電圧値を検出し、検出した電圧値が所定値を超えたときに、前記電磁弁が解凍されたと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電磁弁制御装置。
【請求項６】
前記第１のコイル又は第２のコイルの起電力を検出する起電力検出手段を有し、
前記起電力検出手段の検出値に基づいて前記弁体が移動したか否かを判断し、前記弁体が移動したときに、前記電磁弁が解凍されたと判定することを特徴とする請求項３に記載の電磁弁制御装置。
【請求項７】
前記弁体の移動に伴ってオン／オフが切り替わるメカニカルスイッチを有し、
前記メカニカルスイッチの状態によって前記弁体が移動したか否かを判断し、前記弁体が移動したときに、前記電磁弁が解凍されたと判定することを特徴とする請求項３に記載の電磁弁制御装置。
【請求項８】
前記メカニカルスイッチは、前記弁体が移動したときにオフに切り替わって、前記第１のコイル又は第２のコイルの何れか一方への通電を遮断することを特徴とする請求項７に記載の電磁弁制御装置。
【請求項９】
前記流体が流れる流路の前記電磁弁より下流側に設置された圧力検出手段を有し、
前記圧力検出手段の検出値に基づいて前記弁体が移動したか否かを判断し、前記弁体が移動したときに、前記電磁弁が解凍されたと判定することを特徴とする請求項３に記載の電磁弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量や圧力を調整するための電磁弁の制御装置に関し、特に、低温条件下で電磁弁が凍結したときに、これを速やかに解凍する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路を流れるガスや液体等の流体の流量、圧力を調整するものとして、電磁弁が広く用いられている。電磁弁は、駆動コイルとこの駆動コイルにより駆動される弁体とを有し、駆動コイルへの通電により形成される磁束の作用で弁体を移動させて、流体が流れる流路の開度を調整することで、流体の流量や圧力を調整するものである。
【０００３】
このような電磁弁は、駆動コイルへの通電制御といった電気的な制御によって流体の流量や圧力を高精度に調整できるので、例えば燃料電池システムにおける流体の制御等、様々な用途に用いられている。
【０００４】
ところで、電磁弁を適切に使用するにあたっては、低温条件下で凍結が生じた場合にこれを如何に迅速に解凍するかが、最も重要な課題の１つとして挙げられる。例えば、燃料電池自動車に搭載される燃料電池システムに電磁弁を使用する場合、寒冷地等での使用も想定され、電磁弁が凍結して流体の流量や圧力制御が適切に行われない状態が継続すると、円滑な始動を妨げる要因となる。
【０００５】
電磁弁の凍結時にこれを解凍する手法としては、電磁弁の近傍にヒータを設置して、このヒータからの熱で電磁弁を暖めるといった手法が考えられる（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、ヒータが内蔵された金属ブロックの内部に電磁弁を配置する構成が記載されており、このような構成を応用すれば、電磁弁が凍結したときの解凍を速やかに行うことも可能になると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−１７４００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電磁弁とは別部品であるヒータを用いて電磁弁を暖める構成では、部品点数の増加を招くことに加え、広い占有スペースを確保する必要が生じて、装置全体の大型化を招くといった問題がある。特に、燃料電池自動車のような限られたスペースの中で電磁弁を使用する場合には、電磁弁の凍結時にこれを暖める目的で電磁弁とは別部品のヒータを設置することは、車内スペースの有効利用を図る上で極めて不利である。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、ヒータのような別部品を用いることなく、電磁弁の凍結時にこれを速やかに解凍することができる電磁弁制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電磁弁制御装置は、流体が流れる流路の開度を調整する弁体と、通電により磁束を形成して弁体を駆動する駆動コイルとを有する電磁弁を制御するものであり、特に、電磁弁は、駆動コイルとして同心上に配置された第１のコイルと第２のコイルとを有している。そして、本発明の電磁弁制御装置は、電磁弁の凍結時には第１のコイルと第２のコイルとの双方に通電し、解凍後の作動時には第１のコイル又は第２のコイルの何れか一方へのみ通電するようにしている。
【０００９】
本発明では、電磁弁の凍結時には第１のコイルと第２のコイルとの双方に通電することにより、これらコイルから多くの発熱量を得て電磁弁を速やかに暖めることができ、電磁弁の解凍を促進させることができる。また、解凍後の作動時には第１のコイル又は第２のコイルの何れか一方への通電のみを行うことによって、消費電力を低く抑えながら、一方のコイルへの通電制御で、流体の流量や圧力の調整を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低温条件下で電磁弁が凍結した場合に、電磁弁のコイルから多くの発熱量が得られるようにして電磁弁を暖めるようにしているので、電磁弁とは別部品のヒータ等を用いることなく、電磁弁の解凍を速やかに行うことができる。また、解凍後の作動時には、必要以上のコイルへの通電を行わないので、消費電力を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した電磁弁制御装置の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、制御対象となる電磁弁１０の概略構成を模式的に示す断面図である。この電磁弁１０は、装置外装となるケース１１を備え、このケース１１の内部に、駆動コイル１２が巻回されたボビン１３や、鉄芯１４を有するシャフト１５等の各部品が収容された構造となっている。
【００１３】
ボビン１３は、図２に示すように、中央に貫通孔１３ａが形成された円筒状の外形形状を有し、その外周面には駆動コイル１２が巻回されている。ここで、特に本発明で用いられる電磁弁１０では、図３に示すように、ボビン１３の外周面に巻回される駆動コイル１２が、第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとを組み合わせた構成とされている。これら第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂは、それぞれ独立に通電が制御可能とされた電気的に独立のコイルであり、ボビン１３の外周面にそれぞれ巻回されて同心上に配置されている。
【００１４】
駆動コイル１２として第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂが巻回されたボビン１３は、ケース１１の内部に固定された状態で収容されている。そして、このボビン１３の貫通孔１３ａには、鉄芯１４を有するシャフト１５が挿入されている。鉄芯１４及びシャフト１５は、基端側と先端側とがそれぞれ軸受け１６，１７によって、ケース１１及びこれに固定されたボビン１３に対して図１中矢印Ａで示す方向へ移動可能に取り付けられている。そして、シャフト１５の先端部に、流体が流れる流路の開度を調整する弁体１８が取り付けられている。
【００１５】
また、本実施形態では、電磁弁１０のケース１１に、電磁弁１０近傍の温度を検出するための温度センサ１９が取り付けられている。
【００１６】
図４は、以上のような電磁弁１０の動作を制御する本実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。この電磁弁制御装置は、電磁弁１０の動作制御全般を司るＣＰＵ（Central Proccessing Unit）２０を備えており、その第１のＩ／Ｏポート２１ａには、第１のトランジスタ２２ａを介して電磁弁１０の第１のコイル１２ａが接続されている。また、ＣＰＵ２０ａの第２のＩ／Ｏポート２１ｂには、第２のトランジスタ２２ｂを介して電磁弁１０の第２のコイル１２ｂが接続されている。さらに、ＣＰＵ２０のＡ／Ｄポート２３には、温度センサ１９が接続されている。
【００１７】
具体的には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａは、その一端が電源２４に接続され、他端が第１のトランジスタ２２ａのコレクタに接続されている。第１のトランジスタ２２ａのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第１のＩ／Ｏポート２１ａに接続されている。また、電磁弁１０の第２のコイル１２ｂは、その一端が電源２４に接続され、他端が第２のトランジスタ２２ｂのコレクタに接続されている。第２のトランジスタ２２ｂのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第２のＩ／Ｏポート２１ｂに接続されている。
【００１８】
また、温度センサ１９は、例えば温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ等より構成され、固定抵抗器２５と並列にＣＰＵ２０のＡ／Ｄポート２３に接続されている。
【００１９】
以上のように構成される電磁弁制御装置において、ＣＰＵ２０の制御により第１のトランジスタ２２ａ又は第２のトランジスタ２２ｂがオンされ、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂが通電されると、鉄芯１４の近傍に通電電流に応じた磁束が発生して、この磁束の作用で鉄芯１４及びシャフト１５が図１中矢印Ａ方向に移動する。これに伴い、シャフト１５に取り付けられた弁体１８の位置が変化して、この弁体１８の移動によって、流体が流れる流路の開度が調整される。これにより、流体の流量や圧力が調整されることになる。なお、第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂは、それぞれ単独で弁体１８を駆動し得る構成とされている。
【００２０】
ここで、本実施形態の電磁弁制御装置では、特に、低温条件下で電磁弁１０が凍結しているような場合には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電して、これらコイル１２ａ，１２ｂによる発熱量を増大させ、電磁弁１０の解凍を促進させるようにしている。具体的には、本実施形態の電磁弁制御装置では、例えば燃料電池システム等の、電磁弁１０が用いられるシステムの起動時等において、ＣＰＵ２０が、温度センサ１９からの入力に基づいて電磁弁１０が凍結状態にあると判定したときには、第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂの双方をオンさせ、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電する。
【００２１】
このとき、図５に示すように、第１のコイル１２ａへの通電により形成される磁束Ｍ１の向きと第２のコイル１２ｂへの通電により形成される磁束Ｍ２の向きとが互いに逆方向となるように、第１のコイル１２ａへの通電電流Ｉａの方向と、第２のコイル１２ｂへの通電電流Ｉｂの方向とを決定しておく。これにより、弁体１４を移動させることなく、第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方から多くの発熱量を得ることができ、電磁弁１０の内部を積極的に暖めて、解凍を促進させることができる。
【００２２】
また、本実施形態の電磁弁制御装置では、ＣＰＵ２０が、温度センサ１９からの入力値が所定値を超えたときに、電磁弁１０が解凍されたと判定して第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂ双方への通電を停止させ、その後の作動時には、第１のトランジスタ２２ａ又は第２のトランジスタ２２ｂの何れか一方のみをオンさせ、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電によって、弁体１４を移動させる。これにより、電磁弁１０の解凍後の作動時には、消費電力を低く抑えながら、一方のコイルへの通電制御で、流体の流量や圧力の調整を適切に行うことができる。
【００２３】
ここで、本実施形態の電磁弁制御装置における処理の概要を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
先ず、ステップＳ１において、ＣＰＵ２０が、温度センサ１９からの入力に基づき電磁弁１０が凍結状態にあるかどうかを判定し、電磁弁１０が凍結状態にあると判定したときには、ステップＳ２において、第１のトランジスタと２２ａと第２のトランジスタ２２ｂの双方をオンさせる。これにより、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方が通電され、これら第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂからの発熱により、電磁弁１０の内部が暖められる。
【００２５】
電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電している間、ＣＰＵ２０は、温度センサ１９からの入力を常時監視し、温度センサ１９からの入力値が所定値を超えた段階で電磁弁１０が解凍されたと判定し（ステップＳ３）、ステップＳ４において、第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂ双方への通電を停止させる。その後、電磁弁１０の解凍が終了した状態で電磁弁１０を作動させるときには、ＣＰＵ２０は、第１のトランジスタ２２ａ又は第２のトランジスタ２２ｂの何れか一方のみをオンさせ、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電によって弁体１４を移動させ、流体の流量や圧力を調整する（ステップＳ５）。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の電磁弁制御装置によれば、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にある場合には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方に通電して、これらのコイル１２ａ，１２ｂからの発熱により電磁弁１０を暖めるようにしているので、電磁弁１０の解凍を速やかに行うことができる。また、解凍後の作動時には、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電のみを行うようにしているので、消費電力を低く抑えることができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の電磁弁制御装置は、基本構成を上述した第１の実施形態と同様とし、電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定する手法が第１の実施形態とは異なるものである。すなわち、上述した第１の実施形態では、ＣＰＵ２０が、電磁弁１０のケース１１に取り付けられた温度センサ１９からの入力値に基づいて電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定しているが、本実施形態では、温度によって変化する第１のコイル１２ａの抵抗値を電圧値に変換してＣＰＵ２０に入力し、ＣＰＵ２０が、その電圧値に基づいて電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定するようにしている。なお、電磁弁１０の構成は上述した第１の実施形態と同様であるが、温度センサ１９は設けられていない。
【００２８】
図７は、本実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａの通電回路に、第１のリレー２６ａ及び第２のリレー２６ｂを有するアナログスイッチ２６が設けられている。このアナログスイッチ２６は、第１のリレー２６ａと第２のリレー２６ｂの切替操作が、共通の入力で連動して行われるようになっている。
【００２９】
本実施形態の電磁弁制御装置において、電磁弁１０の第１のコイル１２ａは、その一端がアナログスイッチ２６の第１のリレー２６ａの可動接点に接続され、他端がアナログスイッチ２６の第２のリレー２６ｂの可動接点に接続されている。第１のリレー２６ａは、常閉接点が電源２４に接続され、常開接点が固定抵抗器２５と並列にＣＰＵ２０のＡ／Ｄポート２３に接続されている。また、第２のリレー２６ｂは、常閉接点が第１のトランジスタ２２ａのコレクタに接続され、常開接点がアースに接続されている。また、第１のトランジスタ２２ａのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第１のＩ／Ｏポート２１ａに接続されている。
【００３０】
電磁弁１０の第２のコイル１２ｂは、その一端が電源２４に接続され、他端が第２のトランジスタ２２ｂのコレクタに接続されている。第２のトランジスタ２２ｂのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第２のＩ／Ｏポート２１ｂに接続されている。
【００３１】
以上のように構成される電磁弁制御装置では、アナログスイッチ２６がノーマル（図７中のＳ１導通）の状態においては、上述した第１の実施形態と同様の回路構成とされる。このとき、第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂとの何れか一方をオンさせて、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方に通電を行うことで、弁体１４を駆動できるが、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にあるような場合には、第１の実施形態と同様、ＣＰＵ２０が第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂの双方をオンさせ、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電する。そして、第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方からの発熱により電磁弁１０の内部を暖めて、電磁弁１０の解凍を促進させる。
【００３２】
また、本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂから十分な発熱量が得られた段階で、アナログスイッチ２６の第１のリレー２６ａ及び第２のリレー２６ｂの接点が切り替えられ、アナログスイッチ２６が、図７中のＳ２導通の状態とされる。この状態では、温度条件に応じて変化する第１のコイル１２ａの抵抗値が電圧値に変換されてＣＰＵ２０に入力されるので、ＣＰＵ２０は、この入力された電圧値から、図８に示すような温度−電圧値の関係に基づいて、電磁弁１０内部の温度を推定できる。そこで、ＣＰＵ２０は、入力された電圧値が所定値を超えたとき、すなわち、電磁弁１０内部の温度が十分に高まったときに、電磁弁１０が解凍されたと判定して第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂ双方への通電を停止させ、また、アナログスイッチ２６をノーマル状態に戻す。
【００３３】
そして、その後の作動時には、ＣＰＵ２０は、第１のトランジスタ２２ａ又は第２のトランジスタ２２ｂの何れか一方のみをオンさせ、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電によって、弁体１４を移動させる。これにより、電磁弁１０の解凍後の作動時には、消費電力を低く抑えながら、一方のコイルへの通電制御で、流体の流量や圧力の調整を適切に行うことができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の電磁弁制御装置によれば、上述した第１の実施形態と同様に、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にある場合には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方に通電して、これらのコイル１２ａ，１２ｂからの発熱により電磁弁１０を暖めるようにしているので、電磁弁１０の解凍を速やかに行うことができる。また、解凍後の作動時には、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電のみを行うようにしているので、消費電力を低く抑えることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａの抵抗値を電圧値に変換して、この電圧値が所定値を超えたときに電磁弁１０が解凍されたと判定するようにしているので、温度センサ１９を用いることなく電磁弁１０が解凍されたかどうかを適切に判定することができ、部品点数を削減して、その分コスト削減を図ることもできる。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の電磁弁制御装置は、基本構成を上述した第１の実施形態と同様とし、電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定する手法が第１の実施形態とは異なるものである。すなわち、上述した第１の実施形態では、ＣＰＵ２０が、電磁弁１０のケース１１に取り付けられた温度センサ１９からの入力値に基づいて電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定しているが、本実施形態では、鉄芯１４を有するシャフト１５の移動に伴って第１のコイル１２ａに起電力が生じたときに、電磁弁１０が解凍されたと判定するようにしている。
【００３７】
詳述すると、電磁弁１０の第１のコイル１２ａに通電していない状態で、鉄芯１４を有するシャフト１５及びこれに取り付けられた弁体１８が移動すると、第１のコイル１２ａには図９に示すような起電力が生じる。ここで、電磁弁１０が凍結した状態では、鉄芯１４を有するシャフト１５は移動できないので、第１のコイル１２ａに起電力が生じるのは、電磁弁１０が解凍されたときである。そこで、本実施形態では、第１のコイル１２ａに生じる起電力を検出することで鉄芯１４を有するシャフト１５及びこれに取り付けられた弁体１８の移動を判断し、これらシャフト１５及び弁体１８が移動したときに、電磁弁１０の解凍されたと判定するようにしている。なお、電磁弁１０の構成は上述した第１の実施形態と同様であるが、温度センサ１９は設けられていない。
【００３８】
図１０は、本実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａの通電回路に、第１のリレー２６ａ及び第２のリレー２６ｂを有するアナログスイッチ２６と、差動増幅器２７とが設けられている。アナログスイッチ２６は、第２の実施形態と同様、第１のリレー２６ａと第２のリレー２６ｂの切替操作が、共通の入力で連動して行われるようになっている。
【００３９】
本実施形態の電磁弁制御装置において、電磁弁１０の第１のコイル１２ａは、その一端がアナログスイッチ２６の第１のリレー２６ａの可動接点に接続され、他端がアナログスイッチ２６の第２のリレー２６ｂの可動接点に接続されている。第１のリレー２６ａは、常閉接点が電源２４に接続され、常開接点が差動増幅器２７の一方の入力端子に接続されている。また、第２のリレー２６ｂは、常閉接点が第１のトランジスタ２２ａのコレクタに接続され、常開接点が差動増幅器２７の他方の入力端子に接続されている。また、差動増幅器２７の出力端子はＣＰＵ２０のＡ／Ｄポート２３に接続され、第１のトランジスタ２２ａのエミッタはアース、ベースはＣＰＵ２０の第１のＩ／Ｏポート２１ａにそれぞれ接続されている。
【００４０】
電磁弁１０の第２のコイル１２ｂは、その一端が電源２４に接続され、他端が第２のトランジスタ２２ｂのコレクタに接続されている。第２のトランジスタ２２ｂのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第２のＩ／Ｏポート２１ｂに接続されている。
【００４１】
以上のように構成される電磁弁制御装置では、アナログスイッチ２６がノーマル（図１０中のＳ１導通）の状態においては、上述した第１の実施形態と同様の回路構成とされる。このとき、第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂとの何れか一方をオンさせて、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方に通電を行うことで、弁体１４を駆動できるが、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にあるような場合には、第１の実施形態と同様、ＣＰＵ２０が第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂの双方をオンさせ、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電する。そして、第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方からの発熱により電磁弁１０の内部を暖めて、電磁弁１０の解凍を促進させる。
【００４２】
ここで、上述した第１の実施形態では、第１のコイル１２ａが形成する磁束の向きと第２のコイル１２ｂが形成する磁束の向きとが互いに逆方向となるように、各コイル１２ａ，１２ｂへの通電電流の方向を決定したが、本実施形態では、第１のコイル１２ａが形成する磁束の向きと第２のコイル１２ｂが形成する磁束の向きとが同一方向となるように、各コイル１２ａ，１２ｂへの通電電流の方向を決定する。これにより、電磁弁１０の解凍を促進させると同時に大きな駆動力で弁体１４を駆動することができ、システム起動直後に電磁弁１０を作動させる必要がある場合には、非常に有利である。
【００４３】
また、本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂから十分な発熱量が得られた段階で、アナログスイッチ２６の第１のリレー２６ａ及び第２のリレー２６ｂの接点が切り替えられ、アナログスイッチ２６が、図１０中のＳ２導通の状態とされる。この状態では、第２のコイル１２ｂへの通電によって鉄芯１４を有するシャフト１５及びこれに取り付けられた弁体１８が移動すると、第１のコイル１２ａに起電力が生じて、この第１のコイル１２ａに生じた起電力が差動増幅器２７で増幅されてＣＰＵ２０に入力されるので、ＣＰＵ２０は、この第１のコイル１２ａの起電力を検出したときに、電磁弁１０が解凍されたと判定して第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂ双方への通電を停止させ、また、アナログスイッチ２６をノーマル状態に戻す。
【００４４】
そして、その後の作動時には、ＣＰＵ２０は、第１のトランジスタ２２ａ又は第２のトランジスタ２２ｂの何れか一方のみをオンさせ、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電によって、弁体１４を移動させる。これにより、電磁弁１０の解凍後の作動時には、消費電力を低く抑えながら、一方のコイルへの通電制御で、流体の流量や圧力の調整を適切に行うことができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の電磁弁制御装置によれば、上述した第１及び第２のの実施形態と同様に、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にある場合には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方に通電して、これらのコイル１２ａ，１２ｂからの発熱により電磁弁１０を暖めるようにしているので、電磁弁１０の解凍を速やかに行うことができる。また、解凍後の作動時には、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電のみを行うようにしているので、消費電力を低く抑えることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａに生じる起電力を検出することで電磁弁１０が解凍されたことを判定するようにしているので、温度センサ１９を用いることなく電磁弁１０が解凍されたかどうかを適切に判定することができ、部品点数を削減して、その分コスト削減を図ることもできる。
【００４７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の電磁弁制御装置は、基本構成を上述した第１の実施形態と同様とし、電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定する手法が第１の実施形態とは異なるものである。すなわち、上述した第１の実施形態では、ＣＰＵ２０が、電磁弁１０のケース１１に取り付けられた温度センサ１９からの入力値に基づいて電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定しているが、本実施形態では、図１１に示すように、シャフト１５及び弁体１８の移動に伴ってオン／オフが切り替わるメカニカルスイッチ２８を電磁弁１０に取り付け、このメカニカルスイッチ２８の状態によってシャフト１５及び弁体１８の移動を判断し、シャフト１５及び弁体１８が移動したときに電磁弁１０が解凍されたと判定するようにしている。
【００４８】
具体的には、メカニカルスイッチ２８は、例えば、電磁弁１０の非作動時にはシャフト１５に取り付けられた鉄芯１４によって押圧されてオン状態とされ、電磁弁１０の作動時に鉄芯１４が移動することによってこの鉄芯１４による押圧が解除され、オフ状態に切り替わる構成とされている。ここで、電磁弁１０が凍結した状態では、シャフト１５に取り付けられた鉄芯１４は移動できないので、メカニカルスイッチ２８がオン状態からオフ状態に切り替わるのは、電磁弁１０が解凍されたときである。したがって、メカニカルスイッチ２８がオフ状態に切り替わったかどうかによって、電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定することができる。また、このメカニカルスイッチ２８を電磁弁１０の第２のコイル１２ｂへの通電回路に組み込み、メカニカルスイッチ２８のオン／オフによって第２のコイル１２ｂへの通電を切り替えるようにすれば、電磁弁１０の解凍と同時にメカニカルスイッチ２８をオフして第２のコイル１２ｂへの通電を遮断し、その後の作動時には、第１のコイル１２ａへの通電のみを行うことができる。
【００４９】
なお、電磁弁１０の構成は、図１１に示すように、基本的には上述した第１の実施形態と同様であるが、温度センサ１９は設けられおらず、その代わりにケース１１の内部にメカニカルスイッチ２８が取り付けられている。
【００５０】
図１２は、本実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第２のコイル１２ｂの通電回路に、メカニカルスイッチ２８が組み込まれている。また、本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａは、その一端が電源２４に接続され、他端が第１のトランジスタ２２ａのコレクタに接続されている。第１のトランジスタ２２ａのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第１のＩ／Ｏポート２１ａに接続されている。また、電磁弁１０の第２のコイル１２ｂは、その一端が電源２４に接続され、他端がメカニカルスイッチ２８を介して第２のトランジスタ２２ｂのコレクタに接続されている。第２のトランジスタ２２ｂのエミッタはアースに接続され、ベースがＣＰＵ２０の第２のＩ／Ｏポート２１ｂに接続されている。なお、本実施形態では、上述した第３の実施形態と同様に、第１のコイル１２ａが形成する磁束の向きと第２のコイル１２ｂが形成する磁束の向きとが同一方向となるように、各コイル１２ａ，１２ｂへの通電電流の方向が決定されている。
【００５１】
以上のように構成される電磁弁制御装置では、第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂとの何れか一方をオンさせて、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方に通電を行うことで、弁体１４を駆動できるが、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にあるような場合には、第１の実施形態と同様、ＣＰＵ２０が第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂの双方をオンさせ、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電する。そして、第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方からの発熱により電磁弁１０の内部を暖めて、電磁弁１０の解凍を促進させる。
【００５２】
電磁弁１０が解凍されて鉄芯１４を有するシャフト１５が移動すると、メカニカルスイッチ２８がオフ状態に切り替わって、第２のコイル１２ｂへの通電が遮断される。そして、その後の作動時には、ＣＰＵ２０は、第１のトランジスタ２２ａのみをオンさせ、第１のコイル１２ａへの通電によって、弁体１４を移動させる。これにより、電磁弁１０の解凍後の作動時には、消費電力を低く抑えながら、第１のコイル１２ａへの通電制御で、流体の流量や圧力の調整を適切に行うことができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の電磁弁制御装置によれば、上述した第１の実施形態と同様に、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にある場合には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方に通電して、これらのコイル１２ａ，１２ｂからの発熱により電磁弁１０を暖めるようにしているので、電磁弁１０の解凍を速やかに行うことができる。また、解凍後の作動時には、第１のコイル１２ａへの通電のみを行うようにしているので、消費電力を低く抑えることができる。
【００５４】
さらに、本実施形態の電磁弁制御装置では、シャフト１５及び弁体１８の移動に伴ってメカニカルスイッチ２８がオフ状態に切り替わることによって電磁弁１０が解凍されたことを判定するようにしているので、温度センサ１９を用いることなく電磁弁１０が解凍されたかどうかを適切に判定することができ、また、メカニカルスイッチ２８を第２のコイル１２ｂへの通電回路に組み込んで、メカニカルスイッチ２８がオフ状態に切り替わることによって第２のコイル１２ｂへの通電が遮断されるようにしているので、構成を簡略化できる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態の電磁弁制御装置は、基本構成を上述した第１の実施形態と同様とし、電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定する手法が第１の実施形態とは異なるものである。すなわち、上述した第１の実施形態では、ＣＰＵ２０が、電磁弁１０のケース１１に取り付けられた温度センサ１９からの入力値に基づいて電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定しているが、本実施形態では、図１３に示すように、電磁弁１０によって流量や圧力が調整される流体の流路３０に、電磁弁１０よりも下流側に位置して圧力センサ３１を設置し、この圧力センサ３１の検出値に基づいてシャフト１５及び弁体１８の移動を判断し、シャフト１５及び弁体１８が移動したときに電磁弁１０が解凍されたと判定するようにしている。
【００５６】
流体が流れる流路３０の電磁弁１０下流側の圧力は、電磁弁１０の弁体１８の位置に応じて変化する。したがって、弁体１８が移動すると、これに伴い圧力センサ３１の検出値も変化することになる。ここで、電磁弁１０が凍結した状態では、シャフト１５及び弁体１８は移動できないので、圧力センサ３１の検出値が変化するのは、電磁弁１０が解凍されたときである。したがって、圧力センサ３１の検出値をモニタリングすることによって、電磁弁１０が解凍されたかどうかを判定することができる。なお、電磁弁１０の構成は上述した第１の実施形態と同様であるが、温度センサ１９は設けられていない。
【００５７】
図１４は、本実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。本実施形態の電磁弁制御装置では、上述した第１の実施形態と同様に、ＣＰＵ２０の第１のＩ／Ｏポート２１ａには第１のトランジスタ２２ａを介して電磁弁１０の第１のコイル１２ａ、第２のＩ／Ｏポート２１ｂには第２のトランジスタ２２ｂを介して電磁弁１０の第２のコイル１２ｂがそれぞれ接続されているが、ＣＰＵ２０のＡ／Ｄポート２３には、圧力センサ１９が接続されている。そして、本実施形態の電磁弁制御装置では、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にあるような場合には、第１の実施形態と同様、ＣＰＵ２０が第１のトランジスタ２２ａと第２のトランジスタ２２ｂの双方をオンさせ、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電する。そして、第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方からの発熱により電磁弁１０の内部を暖めて、電磁弁１０の解凍を促進させる。
【００５８】
また、本実施形態の電磁弁制御装置では、電磁弁１０の第１のコイル１２ａと第２のコイル１２ｂとの双方に通電している間、ＣＰＵ２０が、圧力センサ３１の検出値を監視して、この圧力センサ３１の検出値に大きな変動が生じたときに、電磁弁１０が解凍されたと判定して第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂ双方への通電を停止させ、その後の作動時には、第１のトランジスタ２２ａ又は第２のトランジスタ２２ｂの何れか一方のみをオンさせ、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電によって、弁体１４を移動させる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の電磁弁制御装置によれば、上述した第１の実施形態と同様に、低温条件下で電磁弁１０が凍結状態にある場合には、電磁弁１０の第１のコイル１２ａ及び第２のコイル１２ｂの双方に通電して、これらのコイル１２ａ，１２ｂからの発熱により電磁弁１０を暖めるようにしているので、電磁弁１０の解凍を速やかに行うことができる。また、解凍後の作動時には、第１のコイル１２ａ又は第２のコイル１２ｂの何れか一方への通電のみを行うようにしているので、消費電力を低く抑えることができる。
【００６０】
さらに、本実施形態の電磁弁制御装置では、通常の圧力制御に用いる圧力センサ３１を流用して、電磁弁１０が解凍されたかどうかを適切に判定することができ、部品点数を削減して、その分コスト削減を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】電磁弁の概略構成を示す断面図である。
【図２】駆動コイルが巻回されたボビンの斜視図である。
【図３】ボビンに巻回された駆動コイルの構成を模式的に示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。
【図５】第１のコイルと第２のコイルとの関係を示す図である。
【図６】第１の実施形態の電磁弁制御装置における起動時の処理の概要を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。
【図８】第１のコイルの抵抗値から変換される電圧値と電磁弁内部の温度との関係を示す図である。
【図９】鉄芯を有するシャフトの移動によって第１のコイル起電力が生じる様子を示す図である。
【図１０】第３の実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。
【図１１】メカニカルスイッチが取り付けられた電磁弁を示す断面図である。
【図１２】第４の実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。
【図１３】流体が流れる流路の電磁弁よりも下流側に圧力センサが設置された様子を模式的に示す図である。
【図１４】第５の実施形態の電磁弁制御装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  電磁弁
１２  駆動コイル
１２ａ  第１のコイル
１２ｂ  第２のコイル
１４  鉄芯
１５  シャフト
１８  弁体
１９  温度センサ
２０  ＣＰＵ
２２ａ  第１のトランジスタ
２２ｂ  第２のトランジスタ
２６  アナログスイッチ
２７  差動増幅器
３０  流路
３１  圧力センサ
【図１】
2005147313.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005147313.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005147313.tif 000008
【図７】
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【図８】
2005147313.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005147313.tif 000012
【図１１】
2005147313.tif 000013
【図１２】
2005147313.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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